CN114853140A - 用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，涉及环保工程技术领域，用于实现絮凝剂快速、充分溶解。本发明的用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置包括一级加料池和二级溶解池，将加料溶解的工作区域分成基本区隔开但仍可液体连通的不同工作区域，即一级加料池和二级溶解池，特别有利于防治絮凝剂结团，可实现在最低能耗下充分溶解，试验表明较之现有的单独的一个溶解池，本发明的絮凝剂加料溶解装置能够实现更有效和充分溶解，可更有效防止结团现象。
Description
技术领域
本发明涉及环保工程技术领域，特别地涉及一种用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置。
背景技术
在煤炭开采过程中，矿井水由于与煤层、岩层接触，加上人类的活动的影响，发生了一系列的物理、化学和生化反应，因而水质具有悬浮物含量高，悬浮物粒度小、比重轻、沉降速度慢、混凝效果差等特征。这大大增加了处理的难度。为减少环境污染及充分利用水资源，必须对矿井水进行有效处理。
在处理时，需要把絮凝剂(例如PAM)均匀溶解并加至矿井水中，从而发生絮凝反应。但是絮凝剂在存储及投加期间容易发生受潮结块，目前实践中主要采用的仍是直接抛洒的方式进行加料，容易发生结团现象，导致溶解不彻底，还容易造成加药系统管道及加药泵堵塞。
另一方面，由于实际生产和处理常常不是连续进行的，使得絮凝剂相应分批加入，这容易带来不同加入批次间絮凝液的浓度不稳定和不易控制问题。
此外，一些絮凝剂的水溶解性受温度影响较大，尤其是在北方冬季低温下造成溶解不彻底和溶解时间显著延长，不利于安排生产和处理。
发明内容
本发明提供一种用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，用于实现絮凝剂快速、充分溶解。
本发明提供一种用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，包括一级加料池和二级溶解池，所述一级加料池和所述二级溶解池通过隔板液体连通；
所述一级加料池中设置有初级搅拌器，所述二级溶解池中设置有次级搅拌器，所述初级搅拌器和所述次级搅拌器不同。
在一个实施方式中，所述初级搅拌器包括至少两组初级搅拌桨，所述次级搅拌器包括至少一组次级搅拌桨，且所述初级搅拌桨的数量大于所述次级搅拌桨的数量；
优选地，所述初级搅拌器在所述初级搅拌桨端部处的圆周线速度为0.5至3m/s；
优选地，所述次级搅拌器在所述次级搅拌桨端部处的圆周线速度为0.5至3m/s。
在一个实施方式中，所述初级搅拌桨包括至少两个初级叶片；
所述次级搅拌桨包括至少两个次级叶片，所述次级叶片上设置有贯穿所述次级叶片的厚度的孔，所述孔的数量为至少一个。
在一个实施方式中，所述孔为圆形孔、椭圆形孔、矩形孔或异形孔中的一种或多种；
优选地，所述孔为圆形孔；更优选地，所述圆形孔的半径为1-3cm；
优选地，所述孔为椭圆形孔；更优选地，所述椭圆形孔的长轴为1-3cm；
所述孔的面积总和占所述次级叶片的总表面积的40-55％；优选地，所述孔的面积总和占所述次级叶片的总表面积的50％。
在一个实施方式中，所述初级搅拌器还包括初级搅拌轴，所述次级搅拌器还包括次级搅拌轴，且至少两组所述初级搅拌桨沿所述初级搅拌轴的轴向间隔设置；
优选地，所述初级搅拌轴为圆柱形；
优选地，所述次级搅拌轴为圆柱形；
优选地，所述初级叶片与所述初级搅拌轴形成可伸缩连接或固定连接，
优选地，所述次级叶片与所述次级搅拌轴形成可伸缩连接或固定连接；
优选地，所述初级搅拌轴、所述次级搅拌轴、所述初级叶片和所述次级叶片均由搪瓷材料制成。
在一个实施方式中，所述一级加料池的底部和所述二级溶解池的底部位于同一水平面，所述隔板的底端位于所述一级加料池的底部和所述二级溶解池的底部之上，以使所述一级加料池和所述二级溶解池在隔板的下方液体连通。
在一个实施方式中，所述隔板的底端与所述一级加料池的底部或所述二级溶解池的底部之间的距离为1至20cm，优选为2至10cm，特别优选为2至5cm。
在一个实施方式中，还包括储液池，所述储液池与所述二级溶解池之间设置有高度可调的溢流堰板，所述二级溶解池中完全溶解的清液可通过溢流堰板流入所述储液池中；
优选地，所述溢流堰板上设置有用于指示不同溶液体积的刻度层。
在一个实施方式中，所述一级加料池的内壁上设置有加热元件，以对所述一级加料池中的液体进行加热。
在一个实施方式中，还包括控制单元，所述初级搅拌器、所述次级搅拌器以及所述加热元件均与所述控制单元电连接，以实现自动搅拌和自动加热操作。
在一个实施方式中，所述一级加料池的上端分别设置有进料口和进水口，所述储液池的下端设有溶液出口；
优选地，所述一级加料池、所述二级溶解池和所述储液池为一体式结构，所述一级加料池、所述二级溶解池或所述储液池的底部设置有支脚。
与现有技术相比，本发明能够实现絮凝剂快速、充分溶解并可按需和定量提供絮凝剂溶液的絮凝剂加料溶解装置，以提高生产效率，改善矿井水处理效果，其优点在于：
(1)将加料溶解的工作区域分成基本区隔开但仍可液体连通的不同工作区域，即一级加料池和二级溶解池，特别有利于防治絮凝剂结团，可实现在最低能耗下充分溶解，试验表明较之现有的单独的一个溶解池，本发明的絮凝剂加料溶解装置能够实现更有效和充分溶解，可更有效防止结团现象。
(2)并且在一级加料池和二级溶解池内通过设置不同的初级搅拌器和次级搅拌器实现不同形式的搅拌，从而实现不同工作区域的不同工作目的，并保证能耗较低。
(3)次级叶片上的孔可以改变流体运动方向，有效产生局部涡旋，并且可以减少搅拌阻力降低能耗。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1是本发明的实施例中用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置的结构示意图。
附图标记：
1-一级加料池；2-二级溶解池；3-储液池；4-隔板；5-进料口；6-进水口；7-初级搅拌器；8-次级搅拌器；9-初级搅拌桨；10-次级搅拌桨；11-孔；12-溢流堰板；13-加热元件；14-控制单元；15-溶液出口；16-支脚；71-初级搅拌轴；81-次级搅拌轴；91-初级叶片；101-次级叶片。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其能够保证在较低能耗下絮凝剂快速、充分溶解并能够实现按需和定量供应絮凝剂溶液。
具体来说，本发明的絮凝剂加料溶解装置包括一级加料池1、二级溶解池2和储液池3，一级加料池1和二级溶解池2通过隔板4液体连通，二级溶解池2通过溢流堰板12与储液池3液体连通。如上所述，本发明将工作区域分为一级加料池1、二级溶解池2和储液池3等三个不同区域，通过将加料溶解的工作区域分成基本区隔开但仍可液体连通的不同工作区域，特别有利于防治絮凝剂结团，可实现在最低能耗下充分溶解。
在一些实施方式中，一级加料池1中设置有初级搅拌器7，二级溶解池2中设置有次级搅拌器8，初级搅拌器7和次级搅拌器8不同。在一级加料池1和二级溶解池2内采取不同形式的搅拌，有利与实现不同工作区域的不同工作目的，并保证能耗较低。
具体来说，初级搅拌器7包括至少两组初级搅拌桨9，次级搅拌器8包括至少一组次级搅拌桨10，且初级搅拌桨9的数量大于次级搅拌桨10的数量。
如图1所示，初级搅拌器7包括2组初级搅拌桨9，次级搅拌器8包括1组次级搅拌桨10。初级搅拌桨9的和次级搅拌桨10的不同实现了不同工作区域的不同工作目的，并保证能耗较低。
此外，初级搅拌器7上设置有两组初级搅拌桨9，使得流体循环回路不对称，从而进一步提高混合和搅拌效果。
优选地，初级搅拌器7在初级搅拌桨9端部处的圆周线速度为0.5至3m/s。优选地，次级搅拌器8在次级搅拌桨9端部处的圆周线速度为0.5至3m/s。上述速度为初级搅拌器7和次级搅拌器8在低速运行时的速度。在试验中发现，当本发明的絮凝剂加料溶解装置在工作状态时初级搅拌器7和次级搅拌器8均可在低速下运行即可实现良好的搅拌和溶解效果。例如，为溶解同样量的同种絮凝剂PAM，与相对中高速(5m/s至20m/s)下运行的工况相比，上述低速下运行可节省能耗40％至60％，这是出乎本领域的技术人员的意料的，换言之，本发明取得了意想不到的技术效果。
可以理解地，上述初级搅拌桨9的数量和次级搅拌桨10的数量可以根据实际需要进行调整。
进一步地，初级搅拌桨9包括至少两个初级叶片91；次级搅拌桨10包括至少两个次级叶片101。如图1所示，两个初级叶片91对称地设置，两个次级叶片101也对称地设置。
可以理解地，初级叶片91或次级叶片101的数量还可以是3个或者3个以上，并且以等角度的方式进行设置。
可以理解地，两个初级叶片91还可以是一体式形成的，同样地，两个次级叶片101也可以是一体式形成的。
此外，初级叶片91和次级叶片101均呈竖直设置，即初级叶片91和次级叶片101均按照图1所示进行立式摆放。换言之，初级叶片91和次级叶片101的长度方向均为图1所示X轴方向(水平方向)，宽度方向均为图1所示Y轴方向(竖直方向)。
次级叶片101上设置有贯穿次级叶片101的厚度的孔11，孔11的数量为至少一个。如图1所示，次级叶片101上设置有多个孔。次级叶片101上的孔11可以改变流体运动方向，有效产生局部涡旋，并且可以减少搅拌阻力降低能耗。
在一些实施例中，孔11为圆形孔11、椭圆形孔11、矩形孔11或异形孔11中的一种或多种。上述各种形状的孔可以形成径向分流，导致逆流碰撞和改变流体方向，从而有利于搅拌效果；同时还可以减少部分搅拌阻力，减小能耗。
在一个特别优选的实施例中，孔11为圆形孔11；更优选地，圆形孔11的半径为13cm。经过试验发现，圆形孔的搅拌和溶解效果要好于椭圆形孔。
优选地，孔11为椭圆形孔11；更优选地，椭圆形孔11的长轴为13cm。
在次级叶片101的其中一面上(例如次级叶片101位于图1所示XY平面内的那一面)，孔11的面积总和(即次级叶片的该面上所有孔11的表面积之和)占次级叶片101的该面总表面积的40-55％；优选地，孔11的面积总和占次级叶片101的总表面积的50％。
初级搅拌器7还包括初级搅拌轴71，次级搅拌器8还包括次级搅拌轴81，且至少两组初级搅拌桨9沿初级搅拌轴71的轴向间隔设置。
优选地，初级搅拌轴71为圆柱形；以便于初级叶片91与初级搅拌轴71形成可伸缩连接或固定连接。优选地，次级搅拌轴81为圆柱形；以便于次级叶片101与次级搅拌轴81形成可伸缩连接或固定连接。
需要说明的是，上述可伸缩连接是指初级叶片或者次级叶片能够从初级搅拌轴71或者次级搅拌轴81的径向伸出或缩回。
优选地，初级搅拌轴81、次级搅拌轴101、初级叶片91和次级叶片101均由搪瓷材料制成。
在一些实施例中，一级加料池1的底部和二级溶解池2的底部位于同一水平面，隔板4的底端位于一级加料池1的底部和二级溶解池2的底部之上，以使一级加料池1和二级溶解池2在隔板4的下方液体连通，如图1的箭头所示，为一级加料池1中的液体的流向。
具体来说，隔板4的底端与一级加料池1的底部或二级溶解池2的底部之间的距离为1至20cm，优选为2至10cm，特别优选为2至5cm。
在一些实施例中，储液池3相对独立，储液池3与二级溶解池2之间设置有高度可调的溢流堰板12，二级溶解池2中完全溶解的清液可通过溢流堰板12流入储液池3中。
优选地，溢流堰板12上设置有用于指示不同溶液体积的刻度层，其有助于实现稳定和定量的絮凝剂溶液配制。具体地，可以预先根据装置的实际尺寸计算出不同刻度位置所对应的溶液体积，从而根据所加入絮凝剂的重量直接计算出所配制絮凝剂溶液的浓度。
在一些实施例中，一级加料池1的内壁上设置有加热元件13，以对一级加料池1中的液体进行加热，有助于保证在外界较低温度条件下絮凝剂的较快溶解并保证避免在寒冷环境下絮凝剂在溶解后又重新析出沉淀。
其中，加热元件13可以是现有的任何合适的加热元件。例如，加热元件13可以是加热管或加热板的形式，其中可以设置有电热丝。
还包括控制单元(PLC控制单元)14，初级搅拌器7、次级搅拌器8以及加热元件13均与控制单元14电连接，以实现自动搅拌和自动加热操作。通过控制单元14可控制加热元件13的启动和运行功率。
例如，可以设定当温度低于一定温度时(例如低于15摄氏度时)使加热元件13开启加热操作，并可在温度高于某一温度时(例如30摄氏度)使加热元件13停止加热操作，以防止较低温度下溶解不充分和较高温度对某些絮凝剂(例如PAM)稳定性造成不利影响。
进一步地，通过控制单元14的控制作用，可以调节搅拌速度和方式，包括诸如中速、缓慢以及定时延时搅拌等方式，从而实现按需控制搅拌；同时通过控制初级搅拌桨9和次级搅拌桨10的转动线速度在一定范围内，有可能保护某些絮凝剂分子的链结构，从而提高搅拌效果。例如，当以絮凝剂为PAM(聚丙烯酰胺)时，通常宜在中速或慢速(低速)下进行搅拌，以防止PAM分子被破坏。
此外，一级加料池1的上端分别设置有进料口5和进水口6，分别用于絮凝剂和水的加入。
储液池3的下端设有溶液出口15，自溶液出口15流出的絮凝液可以与矿井水混凝沉淀池相连。
优选地，一级加料池1、二级溶解池2和储液池3为一体式结构，一级加料池1、二级溶解池2或储液池3的底部设置有支脚16，通过支脚16坐落于地面。
综上所述，本发明的絮凝剂加料溶解装置通过将加料溶解的工作区域分为一级加料池1、二级溶解池2和储液池3等工作区域，通过隔板4以及不同工作区域采用不同叶片数量和结构的设计可实现不同工作区域的不同工作目的。另外，二级溶解池2与储液池3之间有高度可调并且有刻度的溢流堰板12，其有助于实现稳定和定量的絮凝剂溶液配制。此外还通过控制单元14与初级搅拌器7、次级搅拌器8和加热元件13相连接实现按需控制搅拌和加热，从而有效实现絮凝剂的快速、充分溶解并能够实现絮凝剂溶液的按需和定量供应。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (11)
1.一种用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其特征在于，包括一级加料池和二级溶解池，所述一级加料池和所述二级溶解池通过隔板液体连通；
所述一级加料池中设置有初级搅拌器，所述二级溶解池中设置有次级搅拌器，所述初级搅拌器和所述次级搅拌器不同。
2.根据权利要求1所述的用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其特征在于，所述初级搅拌器包括至少两组初级搅拌桨，所述次级搅拌器包括至少一组次级搅拌桨，且所述初级搅拌桨的数量大于所述次级搅拌桨的数量；
优选地，所述初级搅拌器在所述初级搅拌桨端部处的圆周线速度为0.5至3m/s；
优选地，所述次级搅拌器在所述次级搅拌桨端部处的圆周线速度为0.5至3m/s。
3.根据权利要求2所述的用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其特征在于，所述初级搅拌桨包括至少两个初级叶片；
所述次级搅拌桨包括至少两个次级叶片，所述次级叶片上设置有贯穿所述次级叶片的厚度的孔，所述孔的数量为至少一个。
4.根据权利要求3所述的用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其特征在于，所述孔为圆形孔、椭圆形孔、矩形孔或异形孔中的一种或多种；
优选地，所述孔为圆形孔；更优选地，所述圆形孔的半径为1-3cm；
优选地，所述孔为椭圆形孔；更优选地，所述椭圆形孔的长轴为1-3cm；
所述孔的面积总和占所述次级叶片的总表面积的40-55％；优选地，所述孔的面积总和占所述次级叶片的总表面积的50％。
5.根据权利要求3或4所述的用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其特征在于，所述初级搅拌器还包括初级搅拌轴，所述次级搅拌器还包括次级搅拌轴，且至少两组所述初级搅拌桨沿所述初级搅拌轴的轴向间隔设置；
优选地，所述初级搅拌轴为圆柱形；
优选地，所述次级搅拌轴为圆柱形；
优选地，所述初级叶片与所述初级搅拌轴形成可伸缩连接或固定连接；
优选地，所述次级叶片与所述次级搅拌轴形成可伸缩连接或固定连接；
优选地，所述初级搅拌轴、所述次级搅拌轴、所述初级叶片和所述次级叶片均由搪瓷材料制成。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其特征在于，所述一级加料池的底部和所述二级溶解池的底部位于同一水平面，所述隔板的底端位于所述一级加料池的底部和所述二级溶解池的底部之上，以使所述一级加料池和所述二级溶解池在隔板的下方液体连通。
7.根据权利要求5所述的用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其特征在于，所述隔板的底端与所述一级加料池的底部或所述二级溶解池的底部之间的距离为1至20cm，优选为2至10cm，特别优选为2至5cm。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其特征在于，还包括储液池，所述储液池与所述二级溶解池之间设置有高度可调的溢流堰板，所述二级溶解池中完全溶解的清液可通过溢流堰板流入所述储液池中；
优选地，所述溢流堰板上设置有用于指示不同溶液体积的刻度层。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其特征在于，所述一级加料池的内壁上设置有加热元件，以对所述一级加料池中的液体进行加热。
10.根据权利要求9所述的用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其特征在于，还包括控制单元，所述初级搅拌器、所述次级搅拌器以及所述加热元件均与所述控制单元电连接，以实现自动搅拌和自动加热操作。
11.根据权利要求8所述的用于净化矿井水的絮凝剂加料溶解装置，其特征在于，所述一级加料池的上端分别设置有进料口和进水口，所述储液池的下端设有溶液出口；
优选地，所述一级加料池、所述二级溶解池和所述储液池为一体式结构，所述一级加料池、所述二级溶解池或所述储液池的底部设置有支脚。
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